Fale i dźwięk
Skala decybelowa w uchu
Głośniejsze źródło podnosi poziom decybelowy przy stałej odległości.
Skala decybelowa w uchu — interaktywna symulacja: Fale i dźwięk. Głośniejsze źródło podnosi poziom decybelowy przy stałej odległości. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Skala decybelowa
Skala decybelowa ściska ogromny zakres natężeń w zarządzalne liczby za pomocą logarytmu.
Poziom dźwięku β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. Wzrost o 10 dB oznacza dziesięciokrotność intensywności. Głośniejsze źródła podnoszą β przy stałej odległości.
- β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Natężenia dźwięków słyszalnych przez człowieka obejmują bilionowy zakres, od szeptu do silnika odrzutowego. Dlaczego mierzymy głośność w decybelach zamiast bezpośrednio w W/m²?
Prognozy do rozważenia
- Decybele używają skali logarytmicznej, więc równe kroki dB odpowiadają równym krokom mnożnikowym natężenia.
- Decybele to po prostu liniowo przeskalowane W/m² dla wygody.
- Decybele mierzą coś fizycznie innego niż natężenie.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Odległość r (m)
Co mierzysz:
- Natężenie I (µW/m²)
- Poziom dźwięku β (dB)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset decybelowy i naciśnij Reset. Źródło promieniuje 0.12 W we wszystkich kierunkach.
- Włącz odczyty natężenia i poziomu dźwięku u obserwatora.
- Ustaw odległość obserwatora od źródła dla każdej próby i zapisz natężenie oraz poziom dźwięku.
Równanie rządzące
Poziom dźwięku w decybelach — L = 10·log₁₀(I/I₀)
Skala decybeli kompresuje ogromny zakres dynamiczny intensywności logarytmem dziesiętnym względem najcichszej słyszalnej intensywności I₀ = 10⁻¹² W/m²: każde +10 dB oznacza skok intensywności rzeczywistej ×10.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz I = P/(4πr²) przy P = 0.12 W (podaj w µW/m²; 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), a potem β = 10·log₁₀(I/I₀) z intensywnością odniesienia I₀ = 10⁻¹² W/m². Porównaj obie wartości z tabelą.
- Choć najbliższa i najdalsza próba różnią się natężeniem szesnastokrotnie, kolumna poziomu dźwięku zmienia się tylko o około 12 dB. Wyjaśnij dlaczego, używając logarytmu we wzorze.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Intensywność odniesienia I₀ = 10⁻¹² W/m² jest zdefiniowana jako z grubsza najcichszy dźwięk słyszalny dla człowieka (0 dB). Co według wzoru zmierzyłby słuchacz jako poziom dźwięku dokładnie przy intensywności progowej?
- Każde +10 dB odpowiada dziesięciokrotnemu wzrostowi natężenia, nie podwojeniu. Ze wzoru — ile mniej więcej dB dodaje natężenie podwojone (×2)?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Witamy w decybelach
- Zaznacz obserwatora
- Naciśnij Play
- Logarytmiczna głośność
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →